Rivelazione

fig.1 fig.1

L'antenna delle stazioni trasmittenti trasmette nello spazio le onde radio modulate che vengono captate dalle antenne delle radio riceventi.
Tali onde contengono l'informazione ( segnale - onda sonora) sotto forma di modulazione.

La stazione ricevente ha lo scopo di ricavare tale informazione dall'onda ricevuta e di riprodurla attraverso l'altoparlante.
Tale operazione è in pratica l'inverso della modulazione e si chiama rivelazione del segnale ed è eseguita dal rivelatore.
Il rivelatore è un particolare circuito che separa la parte a radio frequenza dalla parte ad audiofrequenza; in altri termini si può affermare che il rivelatore viene eccitato da un circuito oscillatorio accordato alla frequenza dell'onda portante (nelle radio ad amplificazione diretta) od alla frequenza della media frequenza (nelle radio a conversione di frequenza) e fornisce tensione ad audio frequenza ad un circuito non risonante ad impedenza costante.

fig.2 fig.2

La rivelazione ha dunque lo scopo di porre in evidenza componenti di frequenza diversa e di solito più bassa di quella della tensione applicata, componenti che non compiaiono direttamente in essa .
In fig.1 è proprio rappresentata la scomposizione effettuata da un rivelatore lineare (fig.2) , del segnale radio modulato.
Il diagramma A rappresenta l'onda radio modulata costituita dalla portante e dalle due onde laterali , ciò chiaramente se l'onda modulante è un 'onda sinusoidale se invece l'onda modulante è una generica onda sonora con frequenza variabile fra un massimo ed un minimo le due onde laterali diventano due bande laterali (vedi modulazione ) .

fig.3 fig.3

Il diagramma B rappresenta l'onda rivelata; in rosso è rappresentata la corrente media uscente dal rivelatore che ho la stessa frequenza e lo stesso andamento dell'onda modulante.

L'onda rivelata mostrata in B può considerarsi composta da tre onde distinte: l'onda C continua a frequenza nulla , l'onda D che rappresenta l'onda sonora modulante e l'onda E che rappresenta la parte a radio frequenza costituita da una corrente a valore medio nullo ad andamento non sinusoidale ma scomponibile a sua volta in componenti sinusoidali ; le componenti fondamentali di questa corrente avranno frequenza Fp-fm , Fp, ed Fp+fm ; poi vi saranno le armoniche di frequenza multipla.

 

La componente C di solito è utilizzata nei circuiti CAG , la componente D è quella che permette di ottenere la frequenza di modulazione e la E viene usata nella moltiplizcazione di frequenza.
La rivelazione può essere lineare o quadratica ; è lineare quando la caratteristica del rivelatore è lineare e cioè quando i= k.v (fig.2) ; tale tipo di rivelazione riproduce l'inviluppo della modulazione senza apportare alcuna deformazione; è invece quadratica quando la caratteristica del rivelatore è parabolica e se il punto di funzionamento ricade nel vertice della parabola (fig.3) ; in tale ipotesi li= kv2; l'inviluppo risulta molto deformato.

 

 

Diodo rivelatore

Prendiamo in esame il circuito 4a di fig.4; Fra i punti A e B è applicata la tensione a radio frequenza da rivelare.

fig.4 fig.4

Se fra il punto A e la placcaP poniamo un condensatore questo si carica e polarizza negativamente la placca del diodo non facendo circolare corrente fra la placca ed il catodo.
Il condensatore si carica ogni volta che porto ilpunto A ad un potenziale superiore a quello di placca ; insomma il condensatore segue gli aumenti della tensione applicata e non le diminuzioni.
Un circuito di questo tipo non funziona; non mi permette di rilevare alcunchè; Se però metto in parallelo al condensatre una resistenza in modo che il condensatore si scarichi in un tempo τ=R.C (costante di tempo) molto maggiore del periodo della radio frequenza e del più piccolo periodo della audio frequenza modulante allora riesco a seguire sia gli aumenti che le diminuzioni della tensione radio applicata e cioè riesco ad ottenere l'andamento dell'onda modulante cioè la rivelazione del segnale come si nota nel diagramma 4b di fig.4.
Se osserviamo il circuito 4a della fig.4 notiamo che nella placca è applicata sia la tensione audio rivelata che la tensione a radio frequenza; la somma di tali tensioni verrebbe trasmessa alla griglia della valvola successiva; tale inconveniente si può evitare se si sollega il gruppo rivelatore RC al catodo, come di solito avviene in pratica, come indicato nel circuito 4c della fig.4.

 

 

Triodo rivelatore a falla di griglia

Prendiamo in esame il triodo di 5a di fig.5, possiamo farlo funzionare in modo che la griglia G sia contemporaneamente placca di un diodo Pg e griglia di un triodo Gt ; possiamo cioè equiparare il triodo col circuito equivalente 5b .

fig.5 fig.5

La corrente fra la placca Pg equivalente alla griglia G e il catodo passerà solo quando la Pgè positiva, in tali condizioni la semionda positiva passerà e si scaricherà a terra tramite il catodo; durante le semionde negative non passerà corrente e Pg e quindi G e quindi Gt , assumerà potenziale negativo variabile ad audio frequenza con l'onda modulante.
L'onda negativa cioè provvederà a polarizzare la griglia, che questa volta chiamo Gt, con una legge che segue l'andamento della audio frequenza modulante.
Gli elettroni emessi dal catodo verranno attirati dall'anodo Pt ed il loro fluire determina una corrente che varia con la polarizzazione della griglia ( aumenta con la diminuzione in valore assoluto della polarizzazione di griglia e quindi con la diminuzione del segnale diversamente da quanto avviene con la rilevazione di placca dove la corrente anodica aumenta con l'aumento del segnale) , con una frequenza cioè uguale a quella audio della modulante.
La tensione rivelata si formerà ai capi della resistenza di carico e verrà portata, tramite un condensatore, alla griglia della valvola successiva; un ulteriore condensatore di piccola capacità che abbia cioè una alta reattanza per la audio frequenza ed una bassa reattanza per la radio frequenza, collegato alla placa, scaricherà a terra la residua radio frequenza.
La rivelazione di griglia è utilizzata con piccoli segnali ; infatti grandi segnali produrrebbero alti valori negativi di polarizzazione di griglia e quindi la valvola (il triodo della schematizzazione 5b di fig.5 per intenderci) lavorerebbe su un punto della caratteristica troppo vicina all'interdizione con forti distorsioni del suono rivelato.
Si osserva che se il punto di lavoro è troppo vicino all'interdizione si determina una nuova rivelazione, per caratteristica di placca questa volta, che avrebbe però effetti contrari rispetto a quella di griglia , infatti in quest'ultima si determinerebbe un aumento della corrente elettronica con l'aumento dell'intensità del segnale mentre con la rilevazione di griglia come già detto avviene esattamente il contrario.
Se i segnali sono di valore limitato la valvola lavora in un punto centrale della caratteristica senza che si verifichi alcuno dei problemi suddetti.

 

 

Triodo rivelatore per caratteristica di placca

Questo sistema di rivelazione è valido solo per valori elevati del segnale come si evince chiaramente dall'osservazione della diagramma di fig.6; prima della rilvelazione pertanto è opportuno amplificare il segnale radio ricevuto.
Come nel caso della rivelazione a falla di griglia le componenti a radio frequenza presenti nella placca devono essere convogliate a terra da un condensatore collegato che abbia, a confronto del circuito utilizzatore, una impedenza piccola per le radio frequenze e grande per le audio frequenze; ancora meglio sarebbe utilizzare un filtro, opportunamente schermato, formato da una induttanza e due condensatori come mostrato in fig.6.

 

 

fig.6 fig.6

Se iniettiamo un segnale a radio frequenza modulato in ampiezza nella griglia di un triodo con una polarizzazione molto prossima alla tensione di interdizione (fig.6) si avrà corrente elettronica solo quando la tensione di griglia sarà inferiore in valore assoluto alla tensione di interdizione; la corrente inoltre, diversamente da quanto avviene nella rivelazione per caratteristica di griglia, aumenterà e diminuirà con l'aumento e la diminuzione del segnale radio.

Rivelatori a cristallo

Alcuni materiali (carborundum, perikon ,galena, ) presentano una resistenza assai diversa nei due versi; essi sono i rivelatori a cristallo e si comportano come diodi, in passato venivano largamente utilizzati per la rivelazione dei segnali radio.
I rivelatori a cristallo si dividono in due categorie: ad alta ed a bassa resistenza. Il Carborundum ed il Perikon sono ad alta resistenza mentre la galena e la maggior parte dei cristalli in "ite" sono invece a bassa resistenza.
La resitenza dei cristalli della prima categoria è mediamente da 6 a 9 volte maggiore di quella dei cristalli appartenenti alla seconda.
La resistenza che un contatto a cristallo presenta per la corrente alternata , dipende dalla intensità dei segnali ed è minore per i segnali forti.
nella fig.7 sono indicate le curve caratteristiche della galena e del carborundum; per la galena sono state prese in considerazione due diverse regolazioni.

fig.7 fig.7

Relativamente al carborundum c'è da osservare che possiede un gomito ad un potenziale non nullo e che pertanto perchè possa avere un buon funzionamento occorre che venga polarizzato ad una tensione costante di circa1,5 V .
Dal grafico si può anche notare che la rivelazione può considerarsi quadratica per segnali bassi e lineare per segnali più alti.